CN114323164A - 一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法和系统 - Google Patents
一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法和系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，属于燃气能量计量领域，解决现有下游燃气用户数量众多，大面积配置热值计量设备投入过大，无法大规模推广的技术问题。所述方法包括：采集上游主站点燃气的气体组分并实时获得上游燃气气体体积发热量；计量下游用户的燃气流量数据并结合上游燃气气体体积发热量实时获得下游燃气能量值；将下游燃气能量数值实时反馈至下游燃气用户表端进行燃气能量计量。本发明能够将上游能量计量设备产生的能量值反馈给下游燃气用户表端，节省了下游用户安装能量计量设备的费用，降低了运营成本。
Description
技术领域
本发明涉及燃气能量计量领域，具体涉及一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法和系统。
背景技术
天然气按能量计量能确保用户使用不同天然气在价格上的公平性，体现天然气作为燃料的核心价值，减少天然气交易中的供需矛盾，也能保证天然气的质量、实现按值定价。对于城镇燃气来说，下游工商用户数量众多直接配热值计量设备投资巨大，无法大规模推广，因此，需要经济合理的能量计量方法来满足城镇燃气中用户的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，其能够将上游能量计量设备产生的能量值反馈给下游燃气用户表端，节省下游用户安装能量计量设备的费用，降低运营成本。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，所述方法包括：
采集上游主站点燃气的气体组分并实时获得上游燃气气体体积发热量；
计量下游用户的燃气流量数据并结合上游燃气气体体积发热量实时获得下游燃气能量值；
将下游燃气能量数值实时反馈至下游燃气用户表端进行燃气能量计量。
进一步的，本发明一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，其中所述采集上游主站点燃气的气体组分并实时获得上游燃气气体体积发热量包括：
将上游主站点的燃气经过预处理后通过热值测试设备实时获得燃气各组分的摩尔分数xi；
调用组分气体体积发热量数据库中各组分对应的理想气体体积发热量
根据各组分的摩尔分数xi和理想气体体积发热量
计算获得燃气的理想气体体积发热量
将燃气的理想气体体积发热量
换算为实际气体体积发热量
将实际气体体积发热量
计为上游燃气气体体积发热量。
进一步的，本发明一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，其中所述预处理包括以下步骤：
对上游主站点管道内的燃气进行实时采样；
将不同压力级制的燃气减压至符合热值测试设备正常运行的压力范围；
调节上游管道内燃气的流量大小。
进一步的，本发明一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，其中所述燃气的理想气体体积发热量
通过下式计算得出，
式中，
为燃气的理想气体体积发热量；xi为燃气组分中第i种气体的摩尔分数；
为燃气组分中第i种气体的理想气体体积发热量。
进一步的，本发明一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，其中所述理想气体体积发热量
通过下式换算为实际气体体积发热量
式中，Zc为参比条件下的压缩因子。
进一步的，本发明一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，其中所述计量下游用户的燃气流量数据并结合上游燃气气体体积发热量实时获得下游燃气能量值包括：
通过下游用户设置的燃气计量设备实时获得标准状态下的流量Qb；
根据实际气体体积发热量
和标准状态下的流量Qb计算获得下游燃气能量数值。
进一步的，本发明一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，其中标准状态下的流量Qb通过下式计算获得，
式中，Qb为标准状态下的流量；Q0为工作状态下的流量；Tn为标准状态下的温度；T0为工作状态下的温度；pn为标准状态下的压力；p0为工作状态下的压力；Zn为标准状态下的压缩因子；Z0为工作状态下的压缩因子。
进一步的，本发明一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，其中当上游主站点仅为一座时，通过下式计算获得下游燃气能量数值，
式中，E为t0-t1时间内流过燃气的能量。
进一步的，本发明一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，其中当上游主站点的数量多于一座时，首先对多座站点的实际气体体积发热量
进行加权平均，获得站点的平均气体体积发热量
根据平均气体体积发热量
和标准状态下的流量Qb计算获得下游燃气能量数值。
进一步的，本发明一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，其中所述平均气体体积发热量
热通过下式计算获得，
式中，
为第1、2、……m座门站实时测得的气体体积发热量；q1、q2、q3、……qm为第1、2、……m座门站的实时流量(标准工况换算后的流量)；
并通过下式计算获得下游燃气能量数值，
式中，E为t0-t1时间内流过燃气的能量。
从上述描述可知，本发明实施例通过采集上游主站点燃气的气体组分并实时获得上游燃气气体体积发热量，通过计量下游用户的燃气流量数据并结合上游燃气气体体积发热量实时获得下游燃气能量值，最后将下游燃气能量数值实时反馈至下游燃气用户表端进行燃气能量计量。本分明能够将上游能量计量设备产生的能量值反馈给下游燃气用户表端，节省了下游用户安装能量计量设备的费用，降低了运营成本。
附图说明
图1所示为本发明一实施例提供的一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
基于现有技术的缺点，本发明实施例提供了一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法的具体实施方式，如图1所示，该方法具体包括：
步骤S100：采集上游主站点燃气的气体组分并实时获得上游燃气气体体积发热量；
具体地，上游主站点为城市燃气门站或者其它配有热值测试设备的站点，具有检测、过滤、计量、调压等功能。燃气是烃类和少量非烃类混合气体的总称，不同产地的燃气，其组成成分和燃烧特性会有所差异，即使相同体积的燃气，燃烧所产生的能量也有所不同。通过热值测试设备分析燃气各气体组分的体积分数、摩尔分数获得上游主站点燃气能量值。
步骤S200：计量下游用户的燃气流量数据并结合上游燃气气体体积发热量实时获得下游燃气能量值；
具体地，下游用户为上游主站点分支连接的各个工商用户或者居住用户，一般下游用户的进气管段上安装有燃气计量设备，分别计量进入下游用户的燃气的体积流量，根据上游燃气气体体积发热量和燃气计量设备计量的体积流量即可获得下游燃气能量值。
步骤S300：将下游燃气能量数值实时反馈至下游燃气用户表端进行燃气能量计量。
具体地，通常热值测量设备配备热值测量数据采集模块，通过无线和/或有线通信方式将采集到燃气主站点的实时热值(气体体积发热量)数据传输至天然气能量计量系统数据库；用户端的燃气计量设备同样也设置有计量数据采集模块，并通过无线和/或有线通信方式将采集到的实时流量、压力、温度数据传输至天然气能量计量系统数据库；热值测量数据采集模块可连接SCADA等有线实时系统，支持Modbus协议，TCP/IP等工业协议，进而实现实时生产数据的采集，也可采用4G/5G无线GPRS通讯接口，定期更新组分技术参数数据库，实时地将现场实时计量数据发送到天然气能量计量系统进行计算和展示。由天然气能量计量系统打包数据下发至计量数据采集模块，用以燃气计量设备表端进行显示，进而在燃气计量设备表端进行能量数值的计量。
在本实施例中，能够将上游能量计量设备产生的能量值反馈给下游燃气用户表端，这样在下游用户端单独安装能量计量设备，进而节省下游用户安装能量计量设备的费用，节省开支降低运营成本。
进一步的，其中步骤S100具体包括：
将上游主站点的燃气经过预处理后通过热值测试设备实时获得燃气各组分的摩尔分数xi；
其中的预处理包括以下步骤：
对上游主站点管道内的燃气进行实时采样，用于获取燃气各个组分的成分及占比。
将不同压力级制的燃气减压至符合热值测试设备正常运行的压力范围，用于将不同压力级制的燃气进行规整，使其压力稳定在一定范围，方便采样分析，并提高采样精度。
调节上游管道内燃气的流量大小，其调节流量目的与调节压力作用相同，均是为了方便采样分析，并提高采样精度。
热值测试设备包括但不限于期相色谱仪或红外分析仪，通过期相色谱仪或红外分析仪实时测试管道燃气的各组分摩尔分数xi。
调用组分气体体积发热量数据库中各组分对应的理想气体体积发热量
组分气体体积发热量数据库中存储有燃气各个组分的理想气体体积发热量(高位发热量)
每种组分对应着自身的理想气体体积发热量
根据各组分的摩尔分数xi和理想气体体积发热量
计算获得燃气的理想气体体积发热量
燃气的理想气体体积发热量
是通过下式计算得出的，
式中，
为燃气的理想气体体积发热量；xi为燃气组分中第i种气体的摩尔分数；
为燃气组分中第i种气体的理想气体体积发热量。
将燃气的理想气体体积发热量
换算为实际气体体积发热量
理想气体体积发热量
通过下式换算为实际气体体积发热量
式中，Zc为参比条件下的压缩因子，在实际中通常Zc可以具体参照GBT 17747.2-2011《天然气压缩因子的计算》中第2部分的内容用摩尔组成进行计算来确定对应值。
最后将实际气体体积发热量
计为上游燃气气体体积发热量。
在本实施例中，各组分的摩尔分数xi和理想气体体积发热量
均存储在组分气体体积发热量数据库中存储，在理想气体体积发热量
计算过程中只需从组分气体体积发热量数据库中调取，可以减少计算冗余，提高计算效率。
进一步的，其中步骤S200具体包括：
通过下游用户设置的燃气计量设备实时获得标准状态下的流量Qb；
燃气计量设备包括但不限于涡轮流量计、腰轮流量计、膜式燃气表、超声波燃表等。
根据实际气体体积发热量
和标准状态下的流量Qb计算获得下游燃气能量数值。
其中，标准状态下的流量Qb通过下式计算获得，
式中，Qb为标准状态下的流量；Q0为工作状态下的流量；Tn为标准状态下的温度，在实际中通常参照GB/T21446-2008，取293.15K(20℃)；T0为工作状态下的温度；pn为标准状态下的压力，在实际中通常参照GB/T21446-2008，取101.325kPa；p0为工作状态下的压力；Zn为标准状态下的压缩因子；Z0为工作状态下的压缩因子。
在计算下游燃气能量数值时有两种情况，
第一种情况，当上游主站点仅为一座时，通过下式计算获得下游燃气能量数值，
式中，E为t0-t1时间内流过燃气的能量。
第二种情况，当上游主站点的数量多于一座时，首先对多座站点的实际气体体积发热量
进行加权平均，获得站点的平均气体体积发热量
其中，平均气体体积发热量
热通过下式计算获得，
式中，
为第1、2、……m座门站实时测得的气体体积发热量；q1、q2、q3、……qm为第1、2、……m座门站的实时流量(标准工况换算后的流量)；
根据平均气体体积发热量
和标准状态下的流量Qb计算获得下游燃气能量数值。
具体地，通过下式计算获得下游燃气能量数值，
式中，E为t0-t1时间内流过燃气的能量。
在本实施例中，可以精确适应实际运营过程中的各个场景，能够扩大推广应用范围，并能精确计算出下游燃气能量数值，便于下游燃气计量设备进行燃气能量的计量。
本发明实施例提供了一种用于燃气用户的实时在线能量计量系统，包括：
存储器，用于存储上述用于燃气用户的实时在线能量计量方法处理过程的程序代码；
处理器，用于执行上述用于燃气用户的实时在线能量计量方法处理过程的程序代码。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，其特征在于，所述方法包括：
采集上游主站点燃气的气体组分并实时获得上游燃气气体体积发热量；
计量下游用户的燃气流量数据并结合上游燃气气体体积发热量实时获得下游燃气能量值；
将下游燃气能量数值实时反馈至下游燃气用户表端进行燃气能量计量。
2.如权利要求1所述的一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，其特征在于，所述采集上游主站点燃气的气体组分并实时获得上游燃气气体体积发热量包括：
将上游主站点的燃气经过预处理后通过热值测试设备实时获得燃气各组分的摩尔分数xi；
调用组分气体体积发热量数据库中各组分对应的理想气体体积发热量
根据各组分的摩尔分数xi和理想气体体积发热量
计算获得燃气的理想气体体积发热量
将燃气的理想气体体积发热量
换算为实际气体体积发热量
将实际气体体积发热量
计为上游燃气气体体积发热量。
3.如权利要求2所述的一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，其特征在于，所述预处理包括以下步骤：
对上游主站点管道内的燃气进行实时采样；
将不同压力级制的燃气减压至符合热值测试设备正常运行的压力范围；
调节上游管道内燃气的流量大小。
4.如权利要求2所述的一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，其特征在于，所述燃气的理想气体体积发热量
通过下式计算得出，
式中，
为燃气的理想气体体积发热量；xi为燃气组分中第i种气体的摩尔分数；
为燃气组分中第i种气体的理想气体体积发热量。
5.如权利要求2所述的一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，其特征在于，所述理想气体体积发热量
通过下式换算为实际气体体积发热量
式中，Zc为参比条件下的压缩因子。
6.如权利要求2所述的一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，其特征在于，所述计量下游用户的燃气流量数据并结合上游燃气气体体积发热量实时获得下游燃气能量值包括：
通过下游用户设置的燃气计量设备实时获得标准状态下的流量Qb；
根据实际气体体积发热量
和标准状态下的流量Qb计算获得下游燃气能量数值。
7.如权利要求6所述的一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，其特征在于，标准状态下的流量Qb通过下式计算获得，
式中，Qb为标准状态下的流量；Q0为工作状态下的流量；Tn为标准状态下的温度；T0为工作状态下的温度；pn为标准状态下的压力；p0为工作状态下的压力；Zn为标准状态下的压缩因子；Z0为工作状态下的压缩因子。
8.如权利要求7所述的一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，其特征在于，当上游主站点仅为一座时，通过下式计算获得下游燃气能量数值，
式中，E为t0-t1时间内流过燃气的能量。
9.如权利要求7所述的一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，其特征在于，当上游主站点的数量多于一座时，首先对多座站点的实际气体体积发热量
进行加权平均，获得站点的平均气体体积发热量
根据平均气体体积发热量
和标准状态下的流量Qb计算获得下游燃气能量数值。
10.如权利要求9所述的一种用于燃气用户的实时在线能量计量方法，其特征在于，所述平均气体体积发热量
热通过下式计算获得，
式中，
为第1、2、……m座门站实时测得的气体体积发热量；q1、q2、q3、……qm为第1、2、……m座门站的实时流量(标准工况换算后的流量)；
并通过下式计算获得下游燃气能量数值，
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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